JPWO2007063629A1 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下に本発明を詳述する。
上記2以上の位相差が異なる領域は、光学軸の方向も異なることが好ましい。すなわち、上記位相差層が表示面内に2以上の位相差及び光学軸の方向が異なる領域を形成することにより、それぞれの領域の表示特性を独立して最適化することができる。上記位相差層が表示面内に2つの位相差及び光学軸の方向が異なる領域を形成する形態としては、一方の領域がCプレート層、Aプレート層又は2軸位相差層であり、他方が非位相差層(等方性層)である形態、一方の領域がCプレート層であり、他方の領域がAプレート層である形態、一方の領域がCプレート層であり、他方の領域が2軸位相差層である形態、一方の領域がAプレート層であり、他方の領域が2軸位相差層である形態等が挙げられる。
なお、上記偏光成分は、通常、互いに垂直な方向に振動する2つの偏光成分のことである。
なお、上記λ/4位相差層の遅相軸は、直線偏光子の吸収軸と40〜50°の角度をなすことが好ましい。
なお、本明細書において、着色層の材質としては、顔料や染料を分散した樹脂等が挙げられる。
なお、上記λB及びλCはそれぞれ、通常、380〜780nmの中から選択された1つの波長値である。
図1−1は、本発明の実施形態1に係る液晶表示装置の構成を示す平面模式図であり、図1−2は、図1−1中のA−B線、C−D線及びE−F線における断面をこの順に左側から右側に向かって繋ぎ合わせることで構成した断面模式図である。
本実施形態に係る液晶表示装置200は、図1−1及び1−2に示すように、薄膜トランジスタ(TFT)アレイ基板(第1基板)100aとカラーフィルタ(CF)基板(第2基板)100bとこれらの間に設けられた液晶層50と偏光板60及び70とバックライト80とを有する。また、液晶表示装置200は、マトリクス状に配列された複数の絵素領域毎に透過領域Tと反射領域Rとを有しており、透過表示及び反射表示を同時に行うことができる。なお、透過表示及び反射表示のいずれか一方を行うことも可能である。透過領域Tは、TFTアレイ基板100aの領域のうち、液晶層50に電圧を印加するための一対の電極22及び46が配置され、かつバックライト80からの光を透過させることができる。また、反射領域Rは、TFTアレイ基板100aの領域のうち、液晶層50に電圧を印加するための一対の電極24及び46が配置され、かつ反射電極24で反射した光を出射させることができる。
なお、液晶層50の位相差値については、透過領域Tで370nmとなり、反射領域Rで185nmとなるように設定した。
なお、本実施形態の液晶表示装置について、各光学部材のパラメータを下記表1にまとめる。
図3は、本発明の実施形態2に係る液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
本実施形態では、反射領域Rにおいて赤色の着色層42R、緑色の着色層42G及び青色の着色層42B上に位置する位相差層を全て位相差層45b、すなわち波長550nmの透過光について互いに垂直な方向に振動する2つの偏光成分間に140nmの位相差を与える位相差層45bとした。また、CF基板100b側の偏光板70内に、波長550nmの透過光について互いに垂直な方向に振動する2つの偏光成分間に270nmの位相差を与える位相差板(λ/2位相差板)72を追加した。すなわち、偏光板70は、TACフィルム(図示せず)、λ/2位相差板72、直線偏光子71及びTACフィルム(図示せず)からなる。なお、位相差板72の遅相軸の方向は、30°とし、直線偏光子71の吸収軸の方向は、15°とした。その他の構成は、実施形態1と同じである。
本実施形態の液晶表示装置について、各光学部材のパラメータを下記表2にまとめる。
(1)着色層の形成
まず、図4(a)に示すように、ガラス基板等の透明絶縁性基板40上、酸化クロム(CrOx)、クロム(Cr)の積層構造からなる2層クロムブラックマトリクス(BM)41を形成する。続いて、赤色の顔料を混合したアクリル樹脂をスピンコーティングにより塗布し、フォトリソプロセスによりパターニングして、クロムBM41間の一部に赤色の着色層42Rを形成する。同様の方法を用いて、緑色の着色層42G、及び、青色の着色層42Bについても形成する。
次に、図4(b)に示すように、着色層上にアクリル系樹脂を塗布し、フォトリソプロセスによりパターニングすることにより、1画素内にセル厚が異なる2つの領域を持つ構造(デュアルギャップ構造又はマルチギャップ構造)とするための樹脂透明層43(絶縁層)を形成する。
次に、位相差層45aを構成する液晶高分子を所定の方向に配列させるため、ポリイミド樹脂を溶解した樹脂組成物を基板上に塗布し、乾燥させることにより、ポリイミド膜を形成する。続いて、レーヨンを巻き付けた金属ローラを用いて、ポリイミド膜を所定の方向にラビング処理を行うことにより、図4(c)に示すように、位相差制御用配向膜44bを形成する。
次に、図4(d)に示すように、溶剤で溶解した液晶モノマーをスピンコーティング法等により基板上に塗布し、その後、紫外線を照射する等により露光し、重合させることにより、位相差層45bを形成する。液晶モノマーとしては、例えば、下記一般式(6)及び(7)の重合性ネマチック液晶を用いることができる。続いて、図4(e)に示すように、フォトリソ・ドライエッチングにより、位相差制御用配向膜及び位相差層の不必要な部分を除去する。
次に、図4(f)に示すように、基板上に酸化インジウム錫(ITO)を蒸着することにより、対向電極46を形成する。なお、対向電極46の材質としては、ITOに限定されず、例えば、酸化インジウム亜鉛(IZO)も用いることができる。
最後に、図4(g)に示すように、ポジ型のフェノールノボラック系感光性樹脂液をスピンコーティング法等により基板上に塗布し、乾燥を行った後、フォトマスクを用いて露光及び現像を行うことにより、液晶配向制御用突起47を形成する。
これにより、CF基板100bが完成する。
なお、実施形態1の液晶表示装置を構成するCF基板100bについては、上記(3)及び(4)の工程を繰り返す等の方法により、形成することができる。
図5は、比較例1に係る液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
本比較例では、液晶セル100内に位相差層を形成せず、偏光板60について、直線偏光子61、λ/2位相差板62及びλ/4位相差板63を背面側から液晶層側に向かってこの順に積層して構成した。また、偏光板70について、λ/4位相差板73、λ/2位相差板72及び直線偏光子71を背面側から表面側に向かってこの順に積層して構成した。なお、直線偏光子61の吸収軸の方向は、105°とし、λ/4位相差板62及びλ/2位相差板63の遅相軸の方向はそれぞれ、0°及び120°とした。また、直線偏光子71の吸収軸の方向は、15°とし、λ/4位相差板72及びλ/2位相差板73の遅相軸の方向はそれぞれ、90°及び30°とした。その他の構成は、実施形態1と同じである。
本比較例の液晶表示装置について、各光学部材のパラメータを下記表3にまとめる。
図6(a)は、透過表示を円偏光モードで行った場合の視野角シミュレーションの結果を示す図であり、(b)は、透過表示を直線偏光モードで行った場合の視野角シミュレーションの結果を示す図である。図6(a)及び(b)に示すように、透過表示を円偏光モードで行った場合、透過表示を直線偏光モードで行った場合に比べて、コントラスト比及び視野角が著しく悪化する。比較例1の液晶表示装置では、反射領域Rのみならず、透過領域Tにもλ/4位相差板が設けられているため、透過表示を円偏光モードで行うことになる。これに対し、実施形態1及び2の液晶表示装置では、略λ/4の位相差を与える位相差層45a〜45cが反射領域Rにのみ形成されており、透過領域Tには形成されていないため、透過表示を直線偏光モードで行うことができる。したがって、実施形態1及び2の液晶表示装置は、比較例1の液晶表示装置に比べて、明るい透過表示を実現することができる。
11:ゲート配線
12:ソース配線
13:補助容量配線
14:ゲート絶縁膜
15:半導体層
16:チャネル保護層
17:保護絶縁膜
18:層間絶縁膜
19:コンタクトホール
22:透明電極
24:反射電極(薄い黒塗り部)
30:薄膜トランジスタ(TFT)
30G:ゲート電極
30D:ドレイン電極
30S:ソース電極
41:ブラックマトリクス(濃い黒塗り部)
42B:青色の着色層
42G:緑色の着色層
42R:赤色の着色層
43:樹脂透明層(絶縁層)
44a〜44c:位相差制御用配向膜
45a:位相差層(網目模様部)
45b:位相差層(斜線模様部)
45c:位相差層(ドット模様部)
46:対向電極
47:液晶配向制御用突起
50:液晶層
60、70:偏光板
61、71:直線偏光子
62、72:λ/2位相差板
63、73:λ/4位相差板
80:バックライト
100:液晶セル
100a:薄膜トランジスタ(TFT)アレイ基板
100b:カラーフィルタ(CF)基板
200:液晶表示装置
R:反射領域(薄い黒塗り部)
T:透過領域
Claims (18)
- 反射層を有する第1基板、液晶層、第2基板及び偏光板が背面から表示面に向かってこの順に積層された構造を有する液晶表示装置であって、
該液晶表示装置は、第1基板内の反射層よりも液晶層側若しくは反射層が配置されていない領域又は第2基板内に位相差層を有し、
該位相差層は、表示面内に2以上の位相差が異なる領域を形成するものであることを特徴とする液晶表示装置。 - 前記位相差層は、2以上の位相差が異なる部分からなることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記第1基板又は第2基板は、位相差層が配置された領域と配置されていない領域とを有することを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記2以上の位相差が異なる領域は、光学軸の方向も異なることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記位相差層は、メソゲン材料の重合体からなることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、位相差層下に位相差制御用配向膜を有することを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、反射層が配置された反射領域、及び、反射層が配置されていない透過領域を有し、
前記位相差層は、該反射領域と透過領域とで位相差を異ならせるものであることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 - 前記位相差層は、透過領域及び反射領域に配置されており、かつ透過領域の部分と反射領域の部分とで位相差が異なることを特徴とする請求項7記載の液晶表示装置。
- 前記位相差層は、透過領域に配置されておらず、反射領域に配置されていることを特徴とする請求項7記載の液晶表示装置。
- 前記位相差層は、反射領域で、略垂直な方向から入射した波長λの光について偏光成分間に略λ/4の位相差を与えるものであることを特徴とする請求項7記載の液晶表示装置。
- 前記第1基板又は第2基板は、反射層よりも液晶層側に、主波長が異なる2以上の着色層を有し、
前記位相差層は、該2以上の着色層が配置された反射領域で、略垂直な方向から入射した波長λAの光について偏光成分間に略λA/4の位相差を与えるものであり、
前記偏光板は、略垂直な方向から入射した波長λAの光について偏光成分間に略λA/2の位相差を与える位相差板を有することを特徴とする請求項10記載の液晶表示装置。 - 前記第1基板又は第2基板は、反射層よりも液晶層側に、主波長が異なる2以上の着色層を有し、
前記位相差層は、主波長がλBの着色層が配置された反射領域で、略垂直な方向から入射した波長λBの光について偏光成分間に略λB/4の位相差を与え、主波長がλC(λC≠λB)の着色層が配置された反射領域で、略垂直な方向から入射した波長λCの光について偏光成分間に略λC/4の位相差を与えるものであることを特徴とする請求項10記載の液晶表示装置。 - 前記第1基板又は第2基板は、反射層よりも液晶層側に、主波長が異なる2以上の着色層を有し、
前記位相差層は、逆波長分散特性を示すものであることを特徴とする請求項10記載の液晶表示装置。 - 前記位相差層は、積層構造を有することを特徴とする請求項10記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、液晶層を構成する液晶分子を閾値電圧未満の印加時に基板面に対して略垂直な方向に配向させ、閾値電圧以上の印加時に基板面に対して略平行な方向に配向させて表示を行うものであることを特徴とする請求項10記載の液晶表示装置。
- 前記第1基板又は第2基板は、反射領域における液晶層の厚みを透過領域における液晶層の厚みよりも小さくする絶縁層を反射領域に有することを特徴とする請求項7記載の液晶表示装置。
- 前記位相差層は、反射領域に配置され、かつ反射領域における液晶層の厚みを透過領域における液晶層の厚みよりも小さくするものであることを特徴とする請求項7記載の液晶表示装置。
- 前記液晶表示装置は、第1基板内の反射層よりも液晶層側若しくは反射層が配置されていない領域又は第2基板内に、主波長の異なる2以上の着色層を有し、
前記位相差層は、主波長の異なる着色層が配置された領域間で位相差を異ならせるものであることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。
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